Počítače boli kedysi považované za technológie dostupné iba pre vedcov a vyškolených odborníkov. V druhej polovici sedemdesiatych rokov však došlo k seizmickému posunu v histórii výpočtovej techniky. Nielenže autá boli oveľa menšie a silnejšie. Stali sa dostupnými pre všetkých v ich vlastnom dome.
O kvantovom výpočte
Kvantová práca s počítačom je dnes už v plienkach. Zahŕňajú niektoré z najužitočnejších konceptov fyziky 20. storočia. V USA experimentujú a stavajú prvé kvantové počítače spoločnosť Google, IBM a NASA. Čína do týchto technológií aktívne investuje.
Veríte, že dôjde k podobnému posunu smerom ku kvantovej práci s počítačom, keď si nadšenci môžu hrať s kvantovými počítačmi zo svojich domovov? Toto sa stane oveľa skôr, ako si väčšina ľudí myslí.
Vzostup osobných počítačov
Propagačné video:
Prvé počítače boli vytvorené v 50. rokoch 20. storočia. Boli veľké, často nespoľahlivé a podľa súčasných štandardov neboli príliš silné. Boli navrhnuté tak, aby riešili globálne výzvy, ako je vývoj prvej vodíkovej bomby.
V roku 1964 napísali John Kemeny a Thomas Kurtz jazyk BASIC. Ich cieľom bolo vytvoriť jednoduchý programovací jazyk, ktorý by sa ľahko naučil a umožnil komukoľvek ho používať. Výsledkom je, že programovanie prestalo byť výlučne pre vysokokvalifikovaných vedcov. Ktokoľvek by sa to mohol naučiť, keby chcel.
Tento posun vo výpočtoch pokračoval, keď sa prvé domáce počítače objavili koncom 70. rokov. Hobbyisti si teraz mohli kúpiť vlastný počítač a programovať ho doma. Rodičia a deti mohli študovať spolu. Tieto prvotné počítače neboli príliš silné a vy ste s nimi mohli robiť obmedzené množstvo vecí, boli však mimoriadne nadšení.
Keď ľudia hrali so svojimi autami, uvedomili si, že potrebujú viac funkcií a viac energie. Zakladatelia spoločností Microsoft a Apple si uvedomili, že domáci počítač má obrovskú budúcnosť.
Takmer každý Američan má teraz notebook, tablet alebo smartphone - alebo všetky tri. Trávia veľa času sociálnymi médiami, elektronickým obchodom a hľadaním na internete.
V 50. rokoch 20. storočia neexistovala žiadna z týchto aktivít. Nikto v tej dobe nemohol na takúto vec myslieť. K ich vývoju viedla dostupnosť nového nástroja, počítača.
Zadajte Quantum
Klasické výpočty, podobne ako počítač u vás doma, sú založené na výpočtoch človeka. Stroj rozdeľuje všetky výpočty na ich základné časti: binárne číslice 0 a 1. Naše počítače dnes používajú bity z binárnych číslic - pretože sa dajú ľahko implementovať pomocou spínačov, ktoré sú buď zapnuté alebo vypnuté.
Kvantové výpočty sú založené na výpočte vesmíru. Obsahuje všetky klasické výpočty, ale obsahuje aj niekoľko nových konceptov, ktoré vychádzajú z kvantovej fyziky.
Kvantové spracovanie má namiesto bitov qubity. Výsledok kvantového výpočtu je však presne rovnaký ako v klasickom výpočte: počet bitov.
Rozdiel je v tom, že počas tohto procesu môže počítač manipulovať s bitmi pomocou bitov. Dokáže dať qubity do superpozície štátov a zaplietnuť ich.
Čo to znamená?
Superpozícia aj zapletenie sú koncepty kvantovej mechaniky, s ktorými väčšina ľudí nie je oboznámená. Superpozícia zhruba znamená, že qubit môže byť kombináciou buď 0 alebo 1. Entanglement znamená koreláciu medzi qubits. Keď sa zmeria jedna z dvojíc zamotaných qubitov, okamžite sa zobrazí hodnota, ktorú získate, keď zmeráte jej partnera. To je to, čo Einstein nazýva „strašidelná akcia na diaľku“.
Matematika potrebná na úplné opísanie kvantovej mechaniky je skľučujúca a toto pozadie sa vyžaduje na navrhovanie a zostavovanie kvantového počítača. Matematika potrebná na pochopenie kvantovej výpočtovej techniky a na začatie navrhovania kvantových obvodov je však omnoho jednoduchšia: algebra na vysokej škole je v podstate jedinou požiadavkou.
Kvantové výpočty a vy
Kvantové počítače sa len začínajú. Sú to veľké stroje, ktoré sú nespoľahlivé a ešte nie sú veľmi výkonné.
Na čo budú použité? Kvantové výpočty majú v kryptografii dôležité aplikácie. V roku 1994 matematik MIT Peter Shore ukázal, že keby sa postavili kvantové počítače, mohli by na internete rozbiť moderné šifrovacie metódy. Tým sa podnietilo vytvorenie nových spôsobov šifrovania údajov, ktoré by mohli odolať kvantovým útokom a ktoré by nastali v ére postkvantovej kryptografie.
Vyzerá tiež, že kvantové výpočty pravdepodobne budú mať veľký vplyv na chémiu. Existujú určité reakcie, ktoré je pre klasické počítače ťažké simulovať. Chemici dúfajú, že kvantové počítače budú pri simulácii týchto javov efektívne.
Nemyslíme si však, že má zmysel špekulovať o tom, čo bude väčšina ľudí robiť s kvantovými počítačmi za 50 rokov. Kedy sa kvantové výpočty stanú niečím, čo môžu všetci používať v domácnosti?
Odpoveď je, že je to už možné. V roku 2016 IBM pridala do cloudu malý kvantový počítač. Ktokoľvek s pripojením na internet môže na tomto počítači navrhovať a prevádzkovať svoje vlastné kvantové obvody. Kvantový obvod je sled základných krokov, ktoré vykonávajú výpočet.
Kvantový počítač IBM je nielen voľne použiteľný, ale má aj jednoduché grafické rozhranie. Je to malý, nie príliš výkonný stroj, podobný prvým domácim počítačom, ale fandovia už môžu začať hrať. Posun sa začal.
záver
Ľudia vstupujú do éry, v ktorej je učenie a experimentovanie s kvantovým výpočtom ľahké. Rovnako ako v prípade prvých domácich počítačov nemusí byť jasné, či existujú problémy, ktoré je potrebné vyriešiť pomocou kvantových počítačov, ale keď ľudia hrajú, myslím, že pravdepodobne zistia, že potrebujú viac energie a viac funkcií. Tým sa otvorí cesta pre nové aplikácie, o ktorých zatiaľ nie sme informovaní.
Autor: Angelina Simakova
A teraz ponúkame na čítanie alternatívny pohľad na kvantové počítače: „Kvantový počítač? Nie dnes! Nie zajtra! Nikdy …?“